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一．AT91SAM9261 SOC簡介

AT91SAM9261是atmel公司生產(chǎn)的以ARM926EJ-S ARM Thumb處理器為核心的完全片上系統(tǒng)(SOC)，它擴(kuò)展了DSP指令集和Jazelle Java加速器。主時(shí)鐘頻率190MHz時(shí)性能高達(dá)210MIPS。

AT91SAM926是一個(gè)為帶LCD顯示應(yīng)用而優(yōu)化了的主機(jī)處理器。它的集成LCD控制器支持BW而且達(dá)到16M色彩，主動和被動LCD顯示。16K字節(jié)的片上SRAM可配置為幀緩沖，能將LCD刷新對整體處理器性能上的影響降低到小。外部總線接口包括支持同步DRAM（SDRAM）和支持靜態(tài)存儲器的控制器，并有特殊接口電路以支持CompactFLASH和NandFLASH。

AT91SAM9261集成了一個(gè)支持映射的基于ROM的Bootloader，例如從外部DataFlash映射到外部SDRAM。由軟件控制的功率管理控制器（PMC）通過有選擇的啟用和關(guān)閉處理器、各種外設(shè)以及對工作頻率的調(diào)節(jié)使得系統(tǒng)功率損耗保持低。

AT91SAM9261還集成了寬范圍的調(diào)試特性。包括JTAG-ICE，一個(gè)專用的UART調(diào)試通道（DBUG）和嵌入式實(shí)時(shí)追蹤。這使所有應(yīng)用和開發(fā)，特別是嚴(yán)格要求實(shí)時(shí)性的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。下面是AT91SAM9261的功能框圖：

二.處理器ARM926EJ-S介紹

ARM926EJ-S是通用微處理器ARM9家族中的一員，屬于V5TEJ版ARM架構(gòu)，針對的是多任務(wù)應(yīng)用，全存儲器管理、高性能、小核心尺寸和低功耗都是它的特點(diǎn)。

ARM926EJ-S處理器支持32位ARM和16位THUMB指令集，使得用戶能在高性能和高代碼密度上取得平衡。它支持8為JAVA指令集并且包括Java字節(jié)代碼有效執(zhí)行的功能部件，提供和JIT（Just In Time編譯器）形似的Java性能，這些性能為下一代Java無線應(yīng)用和嵌入式的設(shè)備提供了有效支持。為了提高DSP性能，還包含了一個(gè)增強(qiáng)的乘法器設(shè)計(jì)。

ARM926EJ-S提供了一個(gè)完整的處理器子系統(tǒng)，包括：

                ARM9EJ-S整核
                        MMU
                        獨(dú)立的數(shù)據(jù)和指令A(yù)MBA AHB總線接口
                        獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)TCM接口

三．AT91SAM9261的存儲器映射機(jī)制

如圖，由總線矩陣完成對初級地址解碼，也就是先進(jìn)高性能總線（AHB）對其附加功能部件的主控和從控接口的實(shí)現(xiàn)。

解碼時(shí)把4G字節(jié)地址空間分成16個(gè)256M字節(jié)的區(qū)域，1-8號區(qū)域（0x10000000~0x90000000）通過片選信號NGS0---NGS7指向EBI。區(qū)域0（0x0~0x0fffffff）是為片內(nèi)存儲器（32K ROM和16K SRAM）尋址的保留區(qū)域，并且一個(gè)二級解碼提供1M字節(jié)的內(nèi)部存儲區(qū)域。15號區(qū)域（0xf0000000~0xffffffff）是為外設(shè)預(yù)留的且外設(shè)預(yù)留的且提供訪問先進(jìn)外圍總線（APB）的權(quán)限。其他區(qū)域是未被使用的，當(dāng)在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行存取操作時(shí)，會向主控提供一個(gè)中斷。

總線矩陣管理五個(gè)主控和5個(gè)從控。每個(gè)主控有其自己的總線和解碼器，這樣就允許每個(gè)主控有一個(gè)不同的存儲器映射。每個(gè)從控有其自己的仲裁，這樣就允許每個(gè)從控有一個(gè)不同的仲裁。

總線矩陣主控制器列表：

總線矩陣從控制器列表：

嵌入式存儲器：

32K ROM

--- 全速總線下單周期存取

16K 快速SRAM

--- 全速總線下單周期存取

每個(gè)主控的內(nèi)部存儲器映射，取決于復(fù)位時(shí)重映射狀態(tài)和BMS狀態(tài)。

內(nèi)部存儲器映射：

四．AT91SAM9261的啟動策略分析

系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先會檢測BMS（Boot Mode Select）引腳上的電平，如果BMS檢測到1，系統(tǒng)從片上ROM啟動；如果檢測到BMS為0，系統(tǒng)從外部總線接口（EBI）片選0所接的存儲器（通常都是Nor Flash）啟動。

這一過程可用下圖表示：

AT91SAM9261芯片的內(nèi)部ROM中固化了一段啟動代碼，如果BMS引腳電平為1，則執(zhí)行這段啟動代碼。啟動代碼會檢測和芯片連接的外部的各個(gè)存儲媒介（SPI DATAFLASH, NAND FLASH or SDCARD）上是否有有效的應(yīng)用程序，如果有，則把它下載到內(nèi)部快速SRAM中去運(yùn)行；如果沒有發(fā)現(xiàn)有效的應(yīng)用程序，則執(zhí)行SAM-BA應(yīng)用程序，SAM-BA是一種小型監(jiān)控程序接口，也是固化在ROM中的程序。它實(shí)現(xiàn)以下功能：
                        ——啟動 PLL 輸出,為 USB 外設(shè)提供一個(gè) 48MHz 的工作頻率
                        ——連接 USB 外設(shè)
                        ——連接 USART 外設(shè)
                        ——等待一個(gè)來自于 USB 或者 COM 的主機(jī)連接（PC）

用戶可以通過PC端的SAM-BA GUI程序通過USB或者串口下載有效的應(yīng)用到外部存儲器（DATAFLASH，NAND FLASH or SDCARD）

啟動程序算法流程圖如下所示：

五．總結(jié)

本文從四個(gè)方面由淺入深介紹了AT91SAM9261片上系統(tǒng)。比起常用的32為ARM處理器S3C2410，AT91SAM9261采用了ARM926EJ-S內(nèi)核并外擴(kuò)了DSP指令設(shè)備和JAzELLEJava加速器。在工作頻率為180 MHz的情況下,其運(yùn)算速度為200 MIPS。S3C2410采用的是ARM920T內(nèi)核,雖然它的主頻高可達(dá)200 MHz,但在處理諸如乘加指令時(shí)沒有AT91SAM9261快,尤其在處理流媒體數(shù)據(jù)時(shí)更為明顯。16KB的內(nèi)部SRAM在播放流媒體數(shù)據(jù)時(shí)起到了很好的幀緩沖作用，另外，AT91SAM9261 發(fā)揮了ARM926EJ-S緊密式耦合內(nèi)存架構(gòu)的優(yōu)勢,讓傳統(tǒng)(非高速緩存)SRAM直接連接到ARM處理器上而不會出現(xiàn)滯后情況。AT91SAM9261在工控和消費(fèi)電子領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于工控領(lǐng)域的PDA手持設(shè)備。